將可再生能源高效地轉(zhuǎn)化為適合運輸?shù)幕瘜W品和燃料是重要的電力儲能技術,其中基于SOEC技術開展H2O或CO2電解(即 Power-to-X,P2X)是重要的解決方案。近年來,中科院寧波材料所燃料電池技術團隊利用開發(fā)的平管型結(jié)構電池,聚焦P2X技術研究,實現(xiàn)了超過2000h的大面積電解池CO2電解穩(wěn)定運行、并揭示了長期穩(wěn)定電解CO2電池性能的衰減機理(Applied Energy, 259, 1141301, 2020),率先開展了超過500h的海水穩(wěn)定電解、初步探明了海水電解電池性能變化規(guī)律與作用機制(Applied Energy, 300, 117439, 2021)。
近期,在上述應用基礎研究基礎上,中科院寧波材料所孵化的H2-Bank科技有限公司開發(fā)了使用CO2與H2O電解的高效率電解堆,如下圖1所示。利用該電解堆開展了電解研究,結(jié)果顯示:(1)當燃料極通入20% H2+40% H2O蒸氣+40% CO2的氣體,電解堆功率≥1.5kW,電解電流密度≥300mA/cm2@(單體電池≤1.3V),圖2a所示;(2)當燃料極通入H2O蒸汽時,在20A~30A為電流限值下往復充電、變參數(shù)運行,電解堆功率≥1.5kW(圖2b所示),并可穩(wěn)定運行。該電堆已經(jīng)在某央企開展了現(xiàn)場實地示范運行,并初步驗證了電解合成燃料的可行性。

圖1 1kW-5kW電解堆實物圖

圖2 a)電解(CO2/H2O)、b)電解H2O結(jié)果
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H2-Bank科技有限公司主要從事氫能與燃料電池核心技術SOC電堆設計與研發(fā),并基于電堆核心技術,聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈下游客戶開展應用示范。
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